(57) Реферат / Формула:
Самоходное, дистанционно управляемое транспортное средство для развертывания оборудования выполнено с возможностью доставки оборудования к заданному местоположению горизонтального участка искривленного ствола скважины. Транспортное средство для развертывания содержит раму для удержания груза, электродвигатель и активный подвижный узел. Активный подвижный узел соединен с рамой для удержания груза и питается от электродвигателя. Рама для удержания груза может быть выполнена с возможностью транспортировки, выгрузки и точного расположения выбранного груза. В качестве альтернативы транспортное средство для развертывания оборудования может быть выполнено с пассивным подвижным узлом, обеспечивающим проталкивание или протягивание транспортного средства для развертывания оборудования вдоль горизонтального участка ствола скважины при отключенном питании.
Евразийское (21) 201690794 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2016.11.30
(22) Дата подачи заявки 2014.11.14
(51) Int. Cl.
E21B 23/14 (2006.01) E21B 27/00 (2006.0l) E21B 43/12 (2006.0l)
(54) ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМАЯ САМОХОДНАЯ СИСТЕМА РАЗВЕРТЫВАНИЯ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН
(31) 14/081,999
(32) 2013.11.15
(33) US
(вв) PCT/US2014/065707
(87) WO 2015/073823 2015.05.21
(вв) 2015.08.06
(71) Заявитель:
ДЖИИ ОЙЛ ЭНД ГЭС ЭСП, ИНК. (US)
(72) Изобретатель:
Хьюз Майкл Франклин, Харбан Скотт (US)
(74) Представитель:
Поликарпов А.В. (RU) (57) Самоходное, дистанционно управляемое транспортное средство для развертывания оборудования выполнено с возможностью доставки оборудования к заданному местоположению горизонтального участка искривленного ствола скважины. Транспортное средство для развертывания содержит раму для удержания груза, электродвигатель и активный подвижный узел. Активный подвижный узел соединен с рамой для удержания груза и питается от электродвигателя. Рама для удержания груза может быть выполнена с возможностью транспортировки, выгрузки и точного расположения выбранного груза. В качестве альтернативы транспортное средство для развертывания оборудования может быть выполнено с пассивным подвижным узлом, обеспечивающим проталкивание или протягивание транспортного средства для развертывания оборудования вдоль горизонтального участка ствола скважины при отключенном питании.
PCT/US2014/065707
МПКа Е21 В 23/14, 27/00, 43/12
ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМАЯ САМОХОДНАЯ СИСТЕМА РАЗВЕРТЫВАНИЯ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[001] Настоящее изобретение относится в целом к области глубинных насосных установок, в частности, к системе развертывания для использования в горизонтальных и искривленных стволах скважин.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[002] Погружные насосные установки часто используют в скважинах для извлечения углеводородных текучих сред из подземных резервуаров. Как правило, погружная насосная установка содержит ряд элементов, в том числе электродвигатель, соединенный с одним или несколькими насосными узлами. Насосно-компрессорные трубы соединены с насосными узлами для доставки текучих сред скважины из подземного резервуара в наземное хранилище.
[003] С учетом достижений в области технологии бурения, теперь возможно осуществлять точное бурение скважин с несколькими горизонтальными ответвлениями. Горизонтальные скважины в частности, распространены в нетипичных сланцевых месторождениях, вертикальная глубина которых может доходить до приблизительно 10000 футов (около 3000 м), с горизонтальными участками протяженностью до 10000 футов (около 3000 м), с несколькими извивами.
[004] Существующие способы введения оборудования и механизмов в горизонтальные участки ствола скважины имеют ограниченный успех. Используемые колтюбинговые системы ограничены глубиной, на которую указанные системы способны продвигать оборудование вглубь ответвлений. Поэтому сохраняется необходимость в усовершенствованной системе развертывания, которая способна доставлять оборудование в горизонтальные участки искривленных стволов скважин. Именно на устранение этих и других недостатков предшествующего уровня техники направлено настоящее изобретение.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[005] В первом предпочтительном варианте выполнения настоящего
изобретения предложено самоходное, дистанционно управляемое транспортное средство для развертывания оборудования. Указанное транспортное средство содержит раму для удержания груза, электродвигатель и активный подвижный узел. Активный подвижный узел соединен с рамой для удержания груза и приводится в действие электродвигателем. Рама для удержания груза может быть выполнена с возможностью транспортировки, разгрузки и точного размещения определенного груза.
[006] Во втором предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения предложено пассивное транспортное средство для развертывания оборудования. Указанное пассивное транспортное средство содержит по меньшей мере раму для удержания груза и пассивный подвижный узел. Пассивный подвижный узел обеспечивает перемещение указанной рамы внутри ствола скважины. Указанная рама может быть выполнена с возможностью транспортировки, разгрузки и точного размещения выбранного груза.
[007] В третьем предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для развертывания оборудования, содержащая комбинацию по меньшей мере одного самоходного, дистанционно управляемого транспортного средства и по меньшей мере одного пассивного транспортного средства для развертывания оборудования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[008] Фиг.1 представляет собой вид сбоку транспортного средства для развертывания оборудования, выполненного в соответствии с первым предпочтительным вариантом выполнения.
[009] Фиг.2 представляет собой вид в аксонометрии транспортного средства для развертывания оборудования, изображенного на Фиг.1.
[010] Фиг.З представляет собой вид сбоку транспортного средства для развертывания оборудования, выполненного в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения.
[011] Фиг.4 представляет собой вид в аксонометрии транспортного средства для развертывания оборудования, изображенного на Фиг.З.
[012] Фиг.5 представляет собой вид сбоку транспортного средства для развертывания оборудования, выполненного в соответствии с третьим предпочтительным вариантом выполнения.
[013] Фиг.6 представляет собой вид в аксонометрии транспортного средства для развертывания оборудования, изображенного на Фиг.5.
[014] Фиг.7 представляет собой вид сбоку транспортного средства для развертывания оборудования, выполненного в соответствии с четвертым предпочтительным вариантом выполнения.
[015] Фиг.8 представляет собой вид сбоку транспортного средства для развертывания оборудования, выполненного в соответствии с пятым предпочтительным вариантом выполнения.
[016] Фиг.9 изображает искривленный ствол скважины и транспортное средство для развертывания оборудования, выполненное в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения.
[017] Фиг. 10 изображает искривленный ствол скважины и пару соответствующих транспортных средств для развертывания оборудования, выполненных в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
[018] В целях приведенного в данном документе описания изобретения, термины "выше по потоку" и "ниже по потоку" используются для обозначения соответствующих положений элементов или частей элементов относительно общего потока текучих сред, добываемых из скважины. Термин "выше по потоку" относится к положению или элементу, мимо которого при извлечении текучих сред из ствола скважины текучая среда проходит раньше, чем мимо расположенного "ниже по потоку" положения или элемента. Термины "выше по потоку" и "ниже по потоку" не обязательно зависят от соответствующей вертикальной ориентации элемента или его положения. Следует понимать, что многие элементы в приведенном далее описании имеют по существу цилиндрическую форму и общую продольную ось, проходящую через центр удлиненного цилиндра, и радиус, проходящий от продольной оси к наружной периферии. Объекты и перемещение могут быть описаны в терминах радиального положения.
[019] В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения настоящего изобретения, на Фиг.1 и 2 показаны, соответственно, вид сбоку и вид в аксонометрии транспортного средства 100 для развертывания оборудования, выполненного в соответствии с первым предпочтительным
вариантом выполнения. Транспортное средство 100, как правило, выполнено и предназначено для доставки, развертывания или размещения устройств и другого оборудования в искривленном стволе скважины. Использование транспортного средства 100 демонстрирует значительное преимущество, по сравнению с попытками предшествующего уровня техники при размещении оборудования в искривленных стволах скважины.
[020] Транспортное средство 100 предпочтительно содержит раму 102 для удержания груза, электродвигатель 104 и подвижный узел 106. В первом предпочтительном варианте выполнения, изображенном на Фиг.1, транспортное средство 100 показано с грузом 108, находящимся на раме 102 для удержания груза. Рама 102 предпочтительно имеет размеры и конструкцию, которые позволяют надежно удерживать груз 108. Груз 108 может включать любое устройство, оборудование или другой груз, предназначенные для развертывания или размещения в искривленной скважине, как, например, электропогружные насосные установки, трубы, трубные соединители, трубные адаптеры, сенсорные блоки, газовые сепараторы, прострелочно-взрывную аппаратуру и инжекторные насосы. Вес груза 108 прижимает подвижный узел 106 к поверхности ствола скважины. Относительно небольшой диаметр ствола скважины способствует созданию дуги плотного контакта между стволом скважины и шарнирно соединенными поверхностями подвижного узла 106.
[021] На Фиг.2 на виде в аксонометрии показан инструмент 108, соединенный с трубой 110. Все элементы транспортного средства 100 выполнены из стали, жаростойких полимеров или других материалов, способных выдерживать повышенные температуры, значительные нагрузки и воздействие коррозионно-активных жидкостей, находящихся в стволе скважины. Подвижный узел 106 может быть выполнен с возможностью перемещения и изменения направления движения транспортного средства 100.
[022] В первом предпочтительном варианте выполнения транспортное средство 100 выполнено как самоходное, дистанционно управляемое транспортное средств, содержащее "активный" подвижный узел 106. Активный подвижный узел 106 содержит пару гусениц 112, управляемо приводимых в действие электродвигателем 104. Гусеницы 112 предпочтительно имеют активную зубчатую внешнюю поверхность, способствующую эффективному перемещению транспортного средства 100 в искривленном стволе скважины.
[023] В одном варианте первого предпочтительного варианта выполнения активный подвижный узел 106 заменен на пассивный подвижный узел, в котором гусеницы 112 не приводятся в действие электродвигателем 104. Использование пассивного подвижного узла целесообразно, когда транспортное средство 100 соединено со вторым транспортным средством 100 для развертывания оборудования и перемещается с его помощью.
[024] Со ссылкой на Фиг.З и 4, изображены, соответственно, вид сбоку и вид в аксонометрии транспортного средства 100, выполненного в соответствии со вторым предпочтительным вариантом выполнения. Во втором предпочтительном варианте выполнения подвижный узел 106 содержит ряд колес 114, соединенных с шарнирными рычагами 116. Подвижный узел 106 дополнительно содержит ряд независимых двигателей 118, расположенных возле одного или нескольких колес 114. В наиболее предпочтительном варианте выполнения, изображенном на Фиг.4, независимые двигатели 118 и колеса 114 с возможностью поворота соединены с шарнирными рычагами 116. Независимые двигатели 118 выполнены с возможностью приведения в действие колес 114, без использования промежуточной передачи. Шарнирные рычаги 116 выполнены с возможностью выдвижения, втягивания и поворота для получения подвесной системы, обеспечивающей возможность перемещения транспортного средства 100 над большими препятствиями.
[025] Со ссылкой на Фиг.5 и 6 изображены, соответственно, вид сбоку и вид в аксонометрии третьего предпочтительного варианта выполнения транспортного средства 100. В третьем предпочтительном варианте выполнения подвижный узел 106 транспортного средства 100 выполнен в виде цилиндрической муфты 120, окружающей раму 102 для удержания груза. Муфта 120 содержит шарикоподшипники 122, которые проходят через муфту 120. В особенно предпочтительном варианте третьего предпочтительного варианта выполнения шарикоподшипники 122 и муфта 120 образуют пассивный подвижный узел 106, обеспечивающий втягивание или проталкивание груза 108 вдоль ствола скважины. Шарикоподшипники 122 обеспечивают механизм с низким коэффициентом трения для поддержки и перемещения груза 108. Кроме того, цилиндрическая муфта 120 и шарикоподшипники 122 могут быть выполнены так, что транспортное средство 100 действует как подвижный центратор для размещения груза 108 в центре ствола скважины.
[026] Со ссылкой на Фиг.7 изображен вид сбоку четвертого предпочтительного варианта выполнения, в котором подвижный узел 106 содержит четыре активных гусеничных колеса 124, соединенных с электродвигателем 104. Можно выборочно управлять гусеничными колесами 124 для перемещения и манипулирования транспортным средством 100 внутри ствола скважины.
[027] Со ссылкой на Фиг.8 изображен вид сбоку пятого предпочтительного варианта выполнения, в котором подвижный узел 106 содержит роторный шнек 126, который тянет транспортное средство 100 вдоль ствола скважины. Роторный шнек 126 содержит один или несколько непрерывных спиральных витков 128. Непрерывные спиральные витки 128 обеспечивают постепенное, поступательное перемещение. В особенно предпочтительном варианте выполнения роторный шнек 126 изготовлен из полимера с низкой твердостью. Использование роторного шнека 126 особенно целесообразно в не обсаженных скважинах, в которых ствол скважины является "открытым стволом", содержащим обнаженную породу.
[028] Со ссылкой на Фиг.9 изображено транспортное средство 100, расположенное в стволе 200 скважины. Ствол 200 скважины содержит вертикальный участок 200а и горизонтальный участок 200Ь. Транспортное средство 100 развертывается с поверхности через вертикальный участок 200а и перемещается за счет своей собственной тяги через горизонтальный участок 200Ь. Транспортное средство 100 соединено с наземными системами 202 управления с помощью шланг-кабеля 204. Ясно, что шланг-кабель 204 осуществляет перенос электропитания, телеметрических данных и данных сигнала между транспортным средством 100 и наземными системами 202 управления. Шланг-кабель 204 может также использоваться для извлечения транспортного средства 100 через ствол 200 скважины. Несмотря на то, что шланг-кабель подходит для передачи информации от транспортного средства 100, следует пронимать, что транспортное средство 100 может также содержать беспроводные передатчики и приемники, выполненные с возможностью осуществления беспроводной связи с наземными системами 202 управления, спутниками или беспроводными радиосетями.
[029] Со ссылкой на Фиг. 10 изображены транспортные средства 100а, 100b и 100с для развертывания оборудования, расположенные в стволе 200
скважины. Кроме трех указанных транспортных средств 100, в вертикальном участке 200а ствола 200 скважины также расположена электропогружная насосная установка 206. Установка 206 обычно содержит двигатель 208, насос 210 и протектор 212, расположенный между двигателем 208 и насосом 210. При подаче электропитания с поверхности, двигатель 208 приводит в действие насос 210, нагнетающий текучие среды к поверхности через насосно-компрессорную трубу 214. Силовые сигналы и сигналы связи поступают в установку 206 с наземных систем 202 управления по силовому кабелю 216.
[030] Указанные три транспортных средства 100а, 100b и 100с для развертывания оборудования соединены друг с другом и с системой 206 с помощью гибких труб 218 высокого давления. Указанные три транспортных средства 100а, 100b и 100с соединены с наземными системами 202 управления с помощью установки 206. Шланг-кабель 204 может быть прикреплен снаружи гибких труб 218 или размещен внутри гибких труб 218.
[031] В качестве не ограничивающего примера типов груза 108, доставляемого транспортными средствами 100а, 100b и 100с для развертывания оборудования, каждое транспортное средство 100а и транспортное средство 100с содержит измерительный модуль 220, измеряющий условия в стволе скважины (например, температуру, давление и состав текучей среды) и выводит электрические сигналы, характеризующие данные измерения. Транспортное средство 100b для развертывания оборудования содержит трубный соединитель 222, который соединяет гибкую трубу 110, проходящую между транспортным средством 100а и транспортным средством 100с.
[032] Далее следует отметить, что транспортное средство 100а и транспортное средство 100с снабжены активными подвижными узлами 106 в виде приводных гусениц 112. Промежуточное транспортное средство 100b выполнено с пассивным подвижным узлом 106, содержащим цилиндрическую муфту 120 со свободно вращающимися шарикоподшипниками 122. Таким образом, транспортные средства 100а, 100с, соответственно, протаскивают и проталкивают промежуточное транспортное средство 100Ь.
[033] Следует понимать, что, несмотря на то, что в приведенном выше описании были изложены многочисленные отличительные признаки и преимущества различных вариантов выполнения настоящего изобретения, с
учетом сведений об устройстве и функционировании различных вариантов выполнения настоящего изобретения, данное описание является лишь иллюстративным, при этом могут быть внесены изменения в детали, в частности, в отношении устройства и размещения узлов в пределах принципов настоящего изобретения в полном объеме, обозначенным широким общим значением терминов, посредством которых выражена прилагаемая формула изобретения. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что идеи настоящего изобретения могут быть применены к другим системам, не выходя за пределы объема и сущности настоящего изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Транспортное средство для развертывания оборудования, предназначенное для использования при развертывании единицы оборудования в искривленном стволе скважины, содержащее:
раму для удержания груза, поддерживающую указанную единицу оборудования,
электродвигатель, соединенный с рамой для удержания груза, и подвижный узел.
2. Транспортное средство по п.1, в котором подвижный узел представляет собой активный подвижный узел.
3. Транспортное средство по п.2, в котором активный подвижный узел содержит пару гусениц, приводимых в действие электродвигателем.
4. Транспортное средство по п.2, в котором активный подвижный узел содержит пару гусениц, приводимых в действие электродвигателем.
5. Транспортное средство по п.2, в котором активный подвижный узел содержит:
шарнирные рычаги, соединенные с рамой для удержания груза, независимые двигатели, каждый из которых соединен с отдельным
одним рычагом из указанных шарнирных рычагов, и
колеса, каждое из которых соединено с отдельным одним рычагом из
указанных шарнирных рычагов.
6. Транспортное средство по п.2, в котором активный подвижный узел содержит четыре или большее количество гусеничных колес, приводимых в действие электродвигателем.
7. Транспортное средство по п.2, в котором активный подвижный узел содержит роторный шнек, приводимый в действие электродвигателем, при этом роторный шнек содержит один или несколько спиральных витков, проходящих вокруг и снаружи указанной единицы оборудования.
8. Транспортное средство по п.1, в котором подвижный узел
представляет собой пассивный подвижный узел.
9. Транспортное средство по п.8, в котором пассивный подвижный узел
содержит цилиндрическую муфту и свободно вращающиеся
шарикоподшипники, проходящие через цилиндрическую муфту.
10. Способ развертывания единицы оборудования в заданном
местоположении горизонтального участка искривленного ствола скважины, включающий следующие этапы:
обеспечение наличия транспортного средства для развертывания оборудования, содержащего раму для удержания груза;
прикрепление единицы оборудования к раме для удержания груза;
соединение шланг-кабеля с транспортным средством для развертывания оборудования;
размещение транспортного средства для развертывания оборудования в стволе скважины;
опускание транспортного средства для развертывания оборудования по вертикальному участку ствола скважины;
выгрузку транспортного средства для развертывания оборудования на горизонтальном участке искривленного ствола скважины; и
приведение в действие транспортного средства для развертывания оборудования для перемещения по горизонтальному участку искривленного ствола скважины к заданному местоположению.
11. Способ по п. 10, в котором на этапе приведения в действие транспортного средства для развертывания оборудования дополнительно управляемо приводят в действие электродвигатель для перемещения пары гусениц, установленных на транспортном средстве для развертывания оборудования.
12. Способ по п. 10, в котором на этапе приведения в действие транспортного средства для развертывания оборудования дополнительно управляемо приводят в действие независимые двигатели для вращения колес, установленных на шарнирных рычагах.
13. Способ по п. 10, в котором дополнительно присоединяют указанную единицу оборудования к участку гибкой трубы.
14. Электропогружная насосная установка, предназначенная для
использования в искривленном стволе скважины, содержащем вертикальный
участок и горизонтальный участок, причем указанная установка содержит:
электродвигатель, расположенный в вертикальном участке, насосный узел, приводимый в действие электродвигателем и расположенный в вертикальном участке, и
первую единицу дистанционно развернутого оборудования, которая
поддерживается первым транспортным средством для развертывания оборудования, расположенным в горизонтальном участке.
15. Электропогружная насосная установка по п. 14, дополнительно содержащая вторую единицу дистанционно развернутого оборудования, которая поддерживается вторым транспортным средством для развертывания оборудования, расположенным в горизонтальном участке.
16. Электропогружная насосная установка по п. 15, дополнительно содержащая третью единицу дистанционно развернутого оборудования, которая поддерживается третьим транспортным средством для развертывания оборудования, расположенным в горизонтальном участке.
17. Электропогружная насосная установка по п. 16, в которой первая, вторая и третья единицы дистанционно развернутого оборудования соединены друг с другом и с частями указанной установки в вертикальном участке с помощью участков гибкой трубы.
18. Электропогружная насосная установка по п. 16, в которой по меньшей мере одно из первого, второго и третьего транспортного средства для развертывания оборудования содержит:
раму для удержания груза, электродвигатель и
активный подвижный узел, приводимый в действие электродвигателем.
19. Электропогружная насосная установка по п. 16, в которой по меньшей мере одно из первого, второго и третьего транспортного средства для развертывания оборудования содержит:
раму для удержания груза и пассивный подвижный узел.
20. Электропогружная насосная установка по п. 16, в которой каждое из первого, второго и третьего транспортного средства для развертывания оборудования соединено друг с другом и наземными системами управления с помощью шланг-кабеля.
20.
20.
20.
20.
А02 фУ$>
evicted
200а
5/6
(19)
(19)
(19)
Дистанционно управляемая самоходная система развёртывания для горизонтальных скважин
Дистанционно управляемая самоходная система развёртывания для горизонтальных скважин
416
Дистанционно управляемая самоходная система развёртывания для горизонтальных скважин
416
Дистанционно управляемая самоходная система развёртывания для горизонтальных скважин
416
Дистанционно управляемая самоходная система развёртывания для горизонтальных скважин
Дистанционно управляемая самоходная система развёртывания для горизонтальных скважин
Дистанционно управляемая самоходная система развёртывания для горизонтальных скважин
